원유 진공 잔류물 펌프에 반복적인 오류가 발생함

Jan 21, 2024

한 정유 원유 처리 공장은 2014년부터 원유 진공 장치를 운영해 왔습니다. 각 처리 트레인에는 2개의 460kW 바닥 진공 잔류물 펌프가 있습니다. 펌프는 시간당 638입방미터(m3/h)의 정격 유량, 205m의 차동 헤드 및 약 360C의 작동 온도를 갖춘 단일 스테이지입니다.

이 서비스는 고온 및 원유 격납 환경을 고려하면 까다롭습니다. 대상 펌프는 2014년 시운전 이후 진동 문제와 수리 실패로 어려움을 겪었습니다. 현장 작업에서는 최근 높은 진동으로 인해 작동 중인 펌프 중 하나가 작동하지 않는 펌프 정지를 보고했습니다.

종합적인 검토와 문제 해결을 수행한 결과 설계 및 작동 결함이 펌프의 신뢰성에 영향을 미치고 있음이 밝혀졌습니다.

펌프 작동 경향을 검토하고 제조업체의 곡선과 비교했습니다. 펌프 작동 분석 결과, 동일한 설계의 모든 펌프는 정격보다 낮은 유량, 즉 최고 효율점(BEP)의 거의 50%에서 작동하고 있는 것으로 나타났습니다. 이러한 저유량 작동은 장비의 크기가 너무 큰 문제를 부각시켜 펌프의 신뢰성을 저하시켰습니다. 또한 전반적인 진동 추세는 시운전 이후 케이싱 진동이 점진적으로 증가하는 것으로 나타났습니다.

고장난 부품을 자세히 살펴보기 위해 펌프를 분해했습니다. 다음과 같은 결과가 나왔습니다.

흡입 및 토출 저유량 재순환으로 인해 임펠러에서 흡입 및 토출측 침식이 발견되었습니다.

임펠러에 심각한 부식이 발생했습니다.

임펠러 재료를 검사한 결과 미국 재료 시험 협회(ASTM) A439 오스테나이트 구상화 주철인 것으로 밝혀졌습니다.

드라이브 엔드 임펠러 웨어 링이 케이싱 웨어 링과 함께 고착되었습니다.

비구동측 임펠러 마모 링이 누락되었습니다.

A487 CA6NM으로 제작된 펌프 케이싱은 양호한 상태였으며 부식이나 침식의 흔적은 발견되지 않았습니다.

BEP에서 떨어진 저유량에서의 펌프 작동은 펌프에 응력을 발생시켰고 임펠러 검사 결과에서 나타난 바와 같이 흡입 및 토출 재순환을 도입했습니다.

또한 임펠러에서 발견된 부식으로 인해 펌프 구성 재료에 대한 의문이 제기되었습니다. 임펠러는 ASTM 439 주철 재질로 만들어졌습니다. 펌핑 서비스는 고온에서 부식을 일으킬 수 있는 황 원소를 포함하는 진공 장치의 원유입니다. 원유의 총 황 함량은 유전에 따라 다르며 0.05%에서 14%까지 다양합니다. 0.2%만큼 낮은 황 값은 일반강과 저합금강에서 황화 부식을 일으키기에 충분합니다.1

ASTM 439에는 수정된 맥코노미 곡선에 따라 360C의 작동 온도에서 예상 부식 속도 이하인 1.75% ~ 2.75%의 크롬이 포함되어 있으며, 유체 속도 및 부식성 입자와 같은 다른 요인을 고려하지 않고 0.1mm(mm)/년을 초과합니다. 서비스. 위의 모든 것은 부식성 환경을 만들고 가속화했습니다.

첫 번째 제안은 펌프 작동 조건을 개선하여 설계 매개변수에 더 가깝게 작동하도록 하는 것입니다. 둘째, 임펠러 재료를 더 높은 크롬 비율(11%~14%)을 갖춘 최소 A487 등급 CA6NM으로 업그레이드해야 내부식성이 향상되고 재료 결함이 제거됩니다.

Luai A. Al-Fayez는 Saudi Aramco에서 25년 동안 근무한 펌프 전문가입니다. 그는 진동에 대한 ISO 18736 CAT III 인증서를 보유하고 있습니다.

Abdul-Mohsin Buluwi는 King Fahad 석유 및 광물 대학교에서 기계 공학 학사 학위를 취득했습니다. 그는 Saudi Aramco의 컨설팅 서비스 부서에서 근무하는 순환 장비 엔지니어입니다. 자세한 내용은 www.aramco.com을 방문하세요.